ضدعفونی آب و عملکرد سیستم ضد عفونی UV

ضدعفونی آب با فرایند استریلیزاسیون که باعث نابودی کامل تمام موجودات موجود در آب می شود روشی پرهزینه و غیر ضروری می باشد متفاوت است. ضدعفونی بر خلاف استریلیزاسیون بخشی الزامی و جدا نشدنی از فرایند تصفیه آب می باشد.

هدف اصلی از سیستم ضد عفونی آب اطمینان از سالم بودن آب آشامیدنی و از بین رفتن تمامی میکرو ارگانیسمهای بیماریزا است. بهترین راه برای اطمینان یافتن از آب آشامیدنی عاری از عوامل بیماری این است که مطمئن شوید در محل اول هیچ پاتوژنی وارد آب نشده است. بخشی از پاتوژنها را میتوان از طریق فرآیندهای فیزیکی یا شیمیایی از آب حذف کرد. به طور مثال در طی فرایند رسوب و فیلتراسیون، ممکن است درصد زیادی از باکتریها و دیگر میکروارگانیسمها از آب بر مبنای روشهای فیزیکی حذف شوند.

باکتریها کُلی فرم (Coliform bacteria) اغلب در روده حیوانات خونگرم از جمله انسان و همچنین در گیاهان، خاک، آب، هوا یافت یافت میشوند. حضور این باکتریها میتواند موید حضور سایر باکتریها بیماریزا در آب باشد. اگر در طی عملیات ضد عفونی تمامی کلی فرمها از آب حذف شوند، میتوان با خیال راحت به این نتیجه رسید که سایر میکروارگانیسم های بیماری زا نیز از آب حذف شده اند.

پاتوژنها (ارگانیزمهای بیماریزا) هم در آبهای سطحی و هم زیرزمینی وجود دارند. این ارگانیزمها در شرایط خاص قادرند هفتهها در دمای حدود ۲۱ درجه سانتی گراد و ماهها در دمای پایینتر در منابع آب زنده بمانند. برای تهیهی آب آشامیدنی سالم، تخریب یا حذف این ارگانیزم ها ضروری است. برخی از باکتریها، ویروسها، تکیاختهها و ارگانیزمهای بزرگتر وارد شده به بدن توسط مصرف آب آلوده، باعث ایجاد بیماریهای خفیف تا کشنده میشوند. گندزداهایی که بیشتر در تصفیه آب استفاده میشوند، عوامل اکسید کننده (هالوژن ها، مشتقات هالوژنها، ازن) و عوامل فیزیکی (تابش فرابنفش UV ) هستند.

عوامل تأثیرگذار بر کارایی گندزدایی

درحالی که اثر دقیق عوامل گندزدا روی میکروارگانیزمها به خوبی مشخص نشده است، برخی از عواملی که کارایی گندزدایی را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از:

نوع و غلظت میکروارگانیزم مورد نظر
نوع و غلظت گندزدا
زمان تماس گندزدا
کیفیت شیمیایی و دمای آب

در صورت طراحی و بهره برداری درست، تصفیه متداول که شامل انعقاد، لخته سازی، ته نشینی و صاف سازی است، به همراه گندزدایی میتواند حداقل غیر فعالسازی اجباری ژیاردیالمبلیا و ویروسهای رودهای را برآورده سازد. سیستمهای گندزدایی اصلی که در آن ها از کلر آزاد باقی مانده، ازن و دیاکسید کلر استفاده میشود، میتوانند میزان غیرفعالسازی بیشتر از مقادیر فوق برای هر دو ارگانیزم را به دست دهند.

روش‌های معمول برای ضد عفونی آب

معمولا برای ضدعفونی کردن آب از روش های زیر استفاده می شود:

دی اکسیدکلر (CL2)
هیپو کلریت سدیم
هیپو کلریت کلسیم (پرکلرین)
ازن (O3)
نور ماوراء بنفش (UV).
کلر (گاز طبیعی).

کلر

یکی از روشهای سیستم ضدعفونی آب که تقریباً قادر است تمام عوامل بیماریزای میکروبی را در آب حذف کند و به عنوان یک ماده ضد عفونی کننده اولیه و ثانویه مناسب میباشد. یک سیستم عادی کلرزنی شامل یک محفظه کلر، محفظه تنظیم کننده گاز کلر ، تزریق کننده گاز کلر، و یک مخزن و یا لوله تماس میباشد.

اینجا را هم بخوانید پکیج‌های تصفیه فاضلاب

هیپوکلریت سدیم

هیپوکلریت سدیم با غلظت ۵ تا ۱۵ درصد کلر است ماده ضدعفونی کننده دیگری است که هزینه آن بیشتر از گاز کلر میباشد. ذخیره و جابه جایی هیپوکلریت سدیم آسانتر از کلر گازی یا هیپوکلریت کلسیم است. سیستم کلرزنی مایع، شامل دو پمپ (یکی به عنوان حالت آماده به کار)، یک مخزن حاوی محلول، یک تزریق کننده (برای تزریق محلول به آب)، و لوله های اتصالات میباشد.

هیپوکلریت کلسیم

هیپوکلریت کلسیم به حالت پودر سفید رنگ و با نام تجاری پرکلرین مصرف زیادی در گندزدایی آب دارد.

این ماده پس از ورود به محیط آب عامل -clo تولید کرده و باعث گندزدایی آب می شود.

ازن

ازن(O3) ، آلوتروپی از اکسیژن و از روشهای سیستم ضدعفونی است و دارای ۳ اتم در هر مولکول میباشد؛ و یک اکسید کننده و ضد عفونی کننده قوی محسوب می شود. این آلوتروپ ۳ اتمی در اثر عبور هوای خشک از سیستمی با الکترودهای ولتاژ بالا تشکیل میشوند. به دلیل زمان تماس کوتاهتر و مقدار کمتر نسبت به کلر، ازن به عنوان یک ضدعفونی قوی در مرحله ضدعفونی اولیه در جهان به طور گسترده استفاده میگردد. ازن یک گاز ناپایدار است و باید در در محل انجام فرایند ضدعفونی تولید شود. در مرحله ضدعفونی ثانویه از کلر استفاده میشود زیرا ازن به شکل پایدار در آب باقی نمیماند. تجهیزات ازناسیون شامل تجهیزاتی برای آماده سازی هوا، دستگاه مولد ازن، کنتاکتور، واحد تخریب و ابزار دقیق و کنترل می باشد. هزینه های سیستم ازناسیون نسبتاً بالا است.

دی اکسید کلر

بعد از ازن قویترین گندزدا و اکسید کننده مورد استفاده در صنعت آب و فاضلاب دی اکسید کلر است.

دی‌اکسیدکلر از دو ماده اولیه اسیدکلریدریک و کلریت‌سدیم محلول در آب توسط دستگاه مخصوص و در محل تولید می‌شود.

خصوصیات دستگاه باعث حذف خطرات ناشی از نشت گازهای سمی در محیط شده و از نظر ایمنی برتری زیادی نسبت به سیستم گاز کلر یا ازن دارد.

عملکرد سیستم ضد عفونی آب UV

اثرات میکروبکشی UV از اواخر قرن نوزدهم کشف و شناخته شده است. حتی در زمانهای قدیم از نور خورشید برای پالودن آب استفاده میشد. کاربرد مستقیم این فنآوری در تصفیه آب به سال ۱۹۰۱ که لامپهای بخار جیوه به بازار عرضه شد بازمیگردد. در حال حاضر به دلیل بهبود در طراحی لامپ، عدم ایجاد باقیماندههای شیمیایی سمی، قدرت ویروسکشی عالی، قابلیت اعتماد بالا و سهولت بهرهبرداری، فنآوری UV به طور گسترده در تصفیه فاضلاب استفاده میشود.

سیستم ضد عفونی آب به معنی حذف، غیر فعال کردن یا کشتن میکروارگانیسمهای بیماریزا در آن میباشد. میکروارگانیسمها به دلیل اتمام رشد و توقف تولید مثل از بین میروند. در صورت حذف نشدن این میکروارگانیسمها از آب، مصرف این گونهها آبها منجر به بیماری خواهد شد.

اینجا را هم بخوانید مزایای تصفیه آب صنعتی

بیماریهای رایج منتقل شده از آب

در جدول زیر برخی از بیماریهای رایج منتقل شده از آب حاوی میکروارگانیسمهای زنده (عوامل بیماریزا) نشان داده شده است.

بیماری	پاتوژن بیماری زا
باکتری ها
Anthrax (سیاه زخم)	Anthrax
E. coli infection (عفونت باکتریایی)	Escherichia coli
Tuberculosis (سل)	Myobacterium tuberculosis
salmonellosis, paratyphoid (حصبه)	Salmonella
Cholera (وبا)	Vibrio cholerae
ویروس ها
Hepatitis A (هپاتیت A)	Hepatitis Virus
Polio (فلج اطفال)	Polio Virus
انگل ها
Cryptosporidiosis (انگل کریپتوسپوریدیوم)	Cryptosporidium
Giardiasis (انگل ژیاردیا)	Giardia lamblia

مزایای تابش UV

مزایای تابش UV عبارتند از:

هیچ گونه ماده شیمیایی وارد آب نمیشود، در نتیجه کیفیت آب ثابت است.
اجزای محلول موجود در آب مثل آمونیاک اثری روی گندزدایی ندارند.
طعم و بو تولید نمیشود.
زمان تماس کوتاه است.
دوز بیش از حد، اثر نامطلوب ایجاد نمیکند.

امروزه استفاده از اشعه UV با توجه به فقدان آثار نامطلوب آن بر روی محیط زیست به عنوان یک عامل ضدعفونیکننده در تصفیه آب در حال گسترش میباشد. بطور کلی عملکرد سیستمهای ماوراء بنفش در ضدعفونی آب شامل تولید اشعه ماوراء بنفش با طول موج nm 254 توسط لامپ جیوه فشار پایین و یا خروجی پلی کروماتیک با طول موجnm 200 تا امواج مادون قرمز و مرئی توسط لامپهای UV با فشار متوسط میباشد. طول موج بهینه در عملکرد گندزدائی در حدود nm 260 میباشد. مکانیسم عملکرد UVدر از بین بردن میکروارگانیسمها شامل جذب فوتونهای پر انرژی فرا بنفش توسط DNAمیباشد که با ترکیب شدن فوتونها با DNA خاصیت تکثیر میکروارگانیسمها از بین رفته و بافت میکروارگانیسم متلاشی میگردد.

با توجه نحوه عملکرد اشعه UV متخصصان با تلاش بسیار توانستند این امواج با طول موج مخصوص را بصورت مصنوعی تهیه نمایند. کاربرد اشعه UV به عنوان گزینه جدید جهت ضدعفونی آب آشامیدنی در مقایسه با گاز ازن که دارای هزینه سرمایهگذاری بالائی میباشد و در رابطه با گاز کلر که تولیدات جانبی مضر در آب به جا میگذارد مطرح است. عملکرد اشعه UV علاوه بر از بین بردن قابلیت تولید مثل و تخریب باکتریها، در مقایسه با ضدعفونی کنندههای شیمیایی، از قابلیت نابودسازی انگلهای مقاوم به ضدعفونی کنندههای شیمیایی همچون(Cryptosporidia & Giardia) نیز برخوردار میباشد.

انجام آزمایش بر روی هر نوع باکتری عامل بیماریزا به صورت جداگانه پرهزینه و ناکارآمد خواهد بود.

به پرهزینه و ناکارآمدبودن اندزه‌گیری‌جداگانه اندازهگیری میزان کلی باکتری‌کلی‌فرم (Coliform bacteria) بهترین روش برای ارزیابی بازده فرایندضدعفونی کردن می‌باشد.

مقایسه روش‌های ضد عفونی آب

مشخصات	کلر	هیپوکلریت سدیم	هیپو کلریت کلسیم	دی اکسیدکلر	ازن	پراکسید هیدروژن
شکل	مایع،گاز	محلول	پودر،گرانول،محلول۱درصد	گاز	گاز	مایع
غلظت %	۱۰۰	۱۲-۱۵	۷۰	تا ۳۵	۲	۳۵-۷۰
سمیت برای میکروارگانیزم ها	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد	زیاد	متوسط
مخاطرات جابجایی و مصرف	زیاد	متوسط	متوسط	زیاد	زیاد	متوسط
خوردگی	زیاد	متوسط	متوسط	زیاد	زیاد	کم
قابلیت حذف بو	زیاد	متوسط	متوسط	زیاد	زیاد	زیاد
هزینه	کم	متوسط	متوسط	متوسط	زیاد	زیاد

ضدعفونی آب و عملکرد سیستم ضد عفونی UV